Что будет, если отправить акулу в космос

Странная коллаборация

Как улучшить практически идеальный костюм? Куда идти, если уже везде были? Такими вопросами задалась после Олимпиады 2004 года крупнейшая фирма по производству плавательных костюмов Speedo, которая славилась своими «акульими» купальниками Fastskin.

Speedo уже тогда обнаружила, что покрытие купальников полиуретаном создает исключительно гидродинамическую поверхность. Но чтобы выяснить, как извлечь максимальную пользу из этого материала, компания обратилась к организации, известной своими передовыми костюмами другого типа: NASA.

Ракета-носитель и пловец имеют гораздо больше общего, чем мы можем себе представить: оба должны бороться с замедляющий силой сопротивления. Управление исследовательских миссий NASA по аэронавтике фокусируется, главным образом, на повышении эффективности полета и в целом на динамике жидкости. В соревновательном плавании, где на счету каждая сотая секунды, решающее значение имеет максимально возможное снижение сопротивления. Как в высокоскоростном полете, так и в плавании, движущееся тело окружает тонкий пограничный слой жидкости с пониженной скоростью.

Так как предыдущая серия купальников Speedo славилась своими v-образными акульими узорами, пришлось отправить «акулу в космос» для оценки возможностей. Исследователи NASA начали тестирование плоских пластин тканей, используя небольшую аэродинамическую трубу, разработанную для более ранних исследований по снижению вязкого сопротивления на низких скоростях.  

Но выяснилось, что искусственная «акулья» кожа не влияет на сопротивление, а важен только материал. Выбор остановили на ткани, которую Speedo назвал LZR Pulse: она не только эффективна при снижении сопротивления, но и отталкивает воду, а также чрезвычайно легка.

NASA и Speedo провели тесты на традиционно сшитых швах, ультразвуковых сварных швах и самой ткани, что дало основу для снижения сопротивления, вызванного швами, и помогло определить проблемные области.  Вместо того, чтобы сшивать куски ткани, Speedo фактически сплавлял края ультразвуком, уменьшив сопротивление на 6%.

Новый костюм вместо нескольких сшитых частей состоял из нескольких соединительных частей ткани, которые обеспечивали дополнительное сжатие для максимальной эффективности.

Фантастические результаты

Чем же порадовал новый костюм Speedo - LZR Racer? Несмотря на первоначальный скептицизм («плавание — это не ракетостроение»), результат превзошел все ожидания. LZR Racer уменьшал сопротивление трения кожи на 24 процента блучше, чем Fastskin. По словам специалистов, сжатие для захвата тела позволяет спортсменам плавать дольше и быстрее, так как они используют меньше энергии для поддержания формы.

Перед Олимпиадой 2008 года в Пекине в плавательном сообществе ходили слухи, что этот костюм обрушит рекорды, а Speedo называл его самым быстрым купальником в истории. Доказательства были продемонстрированы на отборочных испытаниях в США перед Олимпиадой, где 66% участников носили такой костюм. Многие из тех, кто прошёл квалификацию, приписывали свой успех LZR. В итоге, направляясь в Пекин, 76% пловцов везли волшебный костюм с собой. 

В итоге в Пекине побили 25 мировых рекордов по плаванию – больше, чем на любой предыдущей Олимпиаде.

Но гидрокостюм оказался успешным не только потому, что превратил его владельца в человека-ракету. Когда пловцы ныряли под воду, они не опускались на дно, а всплывали на поверхность. Крошечные воздушные карманы застревали между кожей и тканью и позволяли плавать, как в очень тонком спасательном жилете. Поскольку трение от воды намного больше, чем от воздуха, даже небольшое увеличение площади поверхности пловца над водой имеет огромное значение в гонках мирового класса.  

Быстрее Фелпса

Другие производители купальников кинулись создавать аналогичные купальники. Первым из них была Arena с костюмом X-Glide. Руководители Международной федерации плавания (FINA) поняли, что у них возникла проблема. Бесконечная череда новых мировых рекордов грозила сделать их бессмысленными. Костюмы стали технологическим допингом. Казалось, они воплощали соревновательный дисбаланс в спорте, в котором уже доминировали спортсмены из богатых стран. Те, кто не мог позволить себе новые купальники, начинали каждую гонку в очень невыгодном положении.

Даже знаменитый Майкл Фелпс, который добился победы в Пекине в своем полиуретановом костюме, пригрозил бойкотировать любое мероприятие, где новинки были разрешены, после проигрыша немцу Паулю Бидерманну на чемпионате мира 2009 года. (Спонсорство Фелпса Speedo означало, что он носил устаревший LZR, в то время как у многих его конкурентов, включая Бидерманна, был доступ к более совершенным купальникам).

В конце 2009 года FINA приняла решение: все полнотелые полиуретановые костюмы будут запрещены на международных соревнованиях. Законными остались только купальники, сделанные из проницаемого текстиля, который не может захватить пузырьки воздуха. Федерации плавания в большинстве стран последовали примеру FINA.

Необычное сотрудничество NASA с плавательной компанией Speedo привело к удивительным результатам. Однако это не первое и не последнее сотрудничество ракетостроительных организаций с «простыми обывателями». Продолжение следует…

Источники:

1. WinningSkin | Science History Institute

2. Record Breaking Benefits | NASA

Автор: Клим Портнов